拨叉车车床专业课程设计.doc

四川理工大学
机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目：制定KCSJ-04拨叉加工工艺，设计车R68孔以及钻Φ20mm车床夹具
设计规定：中批量生产 手动夹紧 通用工艺装备
设计时间：
设计内容：1、熟悉零件图；
2、绘制零件图（一张）；
3、绘制毛坯图（一张）；
4、编写工艺过程卡片和工序卡片（各一张）；
5、绘制夹具总装图；
6、绘制夹具零件图；
7、阐明书

目录
目录 3
前言 3
一、零件工艺分析 4
零件作用 4
零件工艺分析 4
二 . 拟定生产类型 4
三 .拟定毛坯 4
四.工艺规程设计 5
(一)选取定位基准： 5
（二）制定工艺路线 5
（三）选取加工设备和工艺设备 5
(四）机械加工余量、工序尺寸及工时拟定 6
五、 夹具设计 9
(一)问题提出 9
(二)夹具设计 9
3.定位误差分析 10
4钻床夹具装配图见附图 10
参照文献： 10

前言
机械加工工艺拟定实训，是在咱们学习了机械制造技术基本上，熟悉制定机械加工工艺规程原则，内容和环节，能依照零件构造特点和技术规定，拟定加工顺序，加工余量，工序尺寸拟定，进行拟定零件机械加工工艺
机床夹具设计同样也是在咱们学习了机床夹具设计基本之上，熟悉机床夹具设计原则，环节和办法，可以依照零件加工工艺规定，拟定夹具设计方案，进行必要定位误差分析，最后设计出符合工序加工规定，使用以便，经济实用夹具。
由于能力所限，设计尚有许多局限性之处，恳请各位教师予以指引。

一、 零件工艺分析

（一） 零件作用
题目所给零件是KCSJ-04拨叉。它位于车床变速机构中，重要起换档，使主轴回转运动按照工作者规定工作，获得所需速度和扭矩作用。零件上方Φ20H8,M20*1.5孔以及深槽与操纵机构相连，二下方R68半孔则是用于与所控制齿轮所在轴接触。通过上方力拨动下方齿轮变速。两件零件铸为一体，加工时分开。
（二） 零件构造以及工艺分析
该零件材料是QT600-3，球墨铸铁是通过球化和孕育解决得到球状石墨，有效地提高了铸铁机械性能，特别是提高了塑性和韧性，从而得到比碳钢还高强度。球墨铸铁与灰口铸铁相比，C、Si含量较高，而Mn较低，对S、P限制较严。其化学成分普通为：(3.5～3.8)%C，(2.0～3.0)%Si， (0.5～0.7)%Mn，<0.08%P，<0.02，其生产工艺简朴，锻造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。为此如下是拨叉需要加工表面以及加工表面之间位置，构造，尺寸，表面质量规定：
1、小头孔Φ20H8以及与此孔相通Φ8锥孔，螺纹孔M20*1.5以及与此孔相通M8小螺纹孔，规定粗糙度是1.6

2、大头半圆孔R68和内圆面Φ113+0.05孔，内圆面Φ113+0.05与孔Φ20有圆心距114 位置公差规定，以及与其表面Φ6.2同样有相对位置规定
3、拨叉上下端面、大头半圆孔上下端面以及深槽面均有表面质量规定。
4、拨叉左右两面深槽口有表面质量规定
由上面分析可知，可以先粗加工拨叉下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度规定。再依照各加工办法经济精度及机床所能达到位置精度，加工别的工序，并且此拨叉零件没有复杂加工曲面，因此依照上述技术规定采用常规加工工艺均可保证。
小

二、 拟定生产类型

初步拟定工艺安排为：大批量生产10000件/年，手动夹紧，通用工艺装备
三、 拟定毛坯
1 拟定毛坯种类：零件材料为QT200。考虑零件在机床运营过程中所受冲击不大，零件构造又比较简朴，生产类型为大批生产，故选取铸件毛坯。查《机械制造工艺及设备设计指引手册》324页表15-5选用铸件尺寸公差级别CT9级。
2 拟定铸件加工余量及形状：
《机械制造工艺及设备设计指引手册》325页表15-7，选用加工余量为MA-G级，并查表15-8拟定各个加工面铸件机械加工余量，铸件分型面选者及加工余量如下表所示：

简图

加工面代号
基本尺寸
加工余量级别
加工余量
阐明

1

G
3.5
单侧加工
2

G
3.5
单侧加工
3
110
G
2.5
单侧加工
4
110
G
2.5
单侧加工
5
20mm
H8
3.02
孔降一级
双侧加工
6
20mm
H8
3.02
孔降一级
双侧加工

3绘制铸件零件图：
四、 工艺规程设计

(一)选取定位基准：
1 粗基准选取：以两个小头处垂直表面为重要粗基准，以零件底面为次要定位粗基准。
2 精基准选取：考虑要保证零件加工精度和装夹精确以便，根据“基准重叠”原则和“基准统一”原则，以两个小头处垂直表面重要定位精基准，以精加工后底面为辅助定位精基准。

（二）制定工艺路线
依照零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术规定，以及加工办法所能达到经济精度，在生产大纲已拟定状况下,可以考虑采用万能性机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺及设备设计指引手册》346页表15-32、15-33、15-34，
1、选取零件加工办法及工艺路线方案如下：
工序
工序内容
定位基准
010
粗铣Φ20以及R68下端面
小头处垂直面
020
粗铣Φ20上端面
小头处垂直面
030
精铣Φ20以及R68下端面
小头处垂直面
040
粗车大头处Φ113处上端面面
小头处垂直面
050
精车大头处Φ113处上端面
小头处垂直面以及零件上端面
060
粗车大头处Φ113下端面
小头处垂直面以及零件上端面
070
精车大头处Φ113处下端面面
小头处垂直面以及零件上端面
080
钻孔Φ20

090
镗孔Φ20

100
绞孔Φ20

110
钻孔Φ20

120

攻螺纹M20

130
钻锥销孔Φ8

140

钻孔Φ8

150
攻螺纹M8

160
钻孔Φ6.2

170
铣槽口

180
铣断

190
去毛刺

200
检查

210
若某道工序有误返工

（三） 选取加工设备和工艺设备
1 机床选取：
工序010～030与170为铣削加工平面和深槽，可采用X6140卧式铣床。
工序040～070为车内圆面，可采用CA6140卧式车床。
工序080～016采用钻床进行用麻花钻钻孔和用丝锥攻螺纹，多刀具组合机床。
工序130采用铣断机床。
2、选取夹具：该拨叉生产大纲为大批生产，因此采用专用夹具。
3 选取刀具：在铣床上加工各工序，采用硬质合金车刀即可保证加工质量，钻孔Φ20以及攻M8螺纹孔，由于精度规定，可采用硬质合金钻、镗刀、绞刀和螺纹刀。
4选取量具：两小头孔、中间孔均采用极限量规，游标卡尺。
5其她
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差拟定
1孔加工工序尺寸：
前面依照资料已初步拟定工件各面总加工余量，当前拟定各表面各个加工工序加工余量如下：

加工表面
加工内容
加工余量
精度级别
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大

Φ20H8
钻孔
2
IT 11
Φ18.5
5

扩孔
0.2
IT 9
Φ19.8
2.5

绞孔
0
IT 8
Φ20
1.6

M201.5
钻孔
1.5
IT 9
Φ18.5
2.5

攻螺纹
0
IT 7
Φ20

Φ8锥销孔
钻
0
IT10
Φ7.5

扩孔

IT 9
Φ8

M8
钻孔
0.8
IT 9
Φ6.8

攻螺纹

IT 7
Φ8

Φ6.2
钻

IT 9
Φ6.2

、
2 平面以及深槽口工序尺寸：
工序号
工序内容
加工余量
基本尺寸
经济精度
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大

铸件

CT9

010
粗铣Φ20以及R68下端面
3.5

IT 9

020
粗铣Φ20上端面

IT 9

030
精铣Φ20以及R68下端面

IT 7

铣槽口

IT7

3拟定切削用量及时间定额：
工序01-03以1为粗基准，粗铣φ22孔以及R68上下端面。
1. 加工条件
工件材料：QT200,σb =600MPa HB=190~270,锻造。
加工规定：粗铣φ22孔以及R68上端面。
机床：X6140卧式铣床。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度ae<=60,深度ap<=4,齿数z=10,故据《机械制造工艺设计简要手册》（后简称《简要手册》）取刀具直径do=80mm。选取刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刀齿斜角λs=－10°,主刃Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副刃Kr’=5°过渡刃宽bε=1mm。
2. 切削用量
1）铣削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=1.5mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2）计算切削速度 按《简要手册》，V c=
算得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据XA6140铣床参数，选取nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率 查《简要手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最后拟定 ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。

工序04-07和工序030 以1及小头处垂直端面为基准车φ113内圆面。
1. 加工条件
工件材料：QT200,σb =600MPa HB=190~270,锻造。
加工规定：粗精车φ113内圆面。
机床：CA6140卧式车床。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢内圆刀,牌号YG6。选取刀具前角γo＝＋5°后角αo＝8°，副后角αo’=8°，刃倾角λs=－10°,主刃Kr=60°,主偏角Krε=30°,副偏角Kr’=5°刃宽bε=1mm。
2. 切削用量
1）车削深度 由于切削量较小，故可以选取ap=1.0mm，一次走刀即可完毕所需长度。
2）进给量 机床功率为7.5kw。查《简要手册》f=0.14~0.24mm/z。由于是对称铣，选较小量f=0.14 mm/z。
3） 查后刀面最大磨损及寿命
查《简要手册》表3.7，后刀面最大磨损为1.0~1.5mm。
查《简要手册》表3.8，寿命T=180min
4） 计算切削速度 按《简要手册》，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s
据CA6140车床参数，选取nc=475r/min,Vfc=475mm/s,则实际切削速度V c=3.14*80*475/1000=119.3m/min,实际进给量为f zc=V fc/ncz=475/(300*10)=0.16mm/z。
5)校验机床功率 查《简要手册》Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为Pcm>Pcc。故校验合格。
最后拟定 ap=1.0mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。
6）计算基本工时
tm＝L/ Vf=(32+80)/475=0.09min。

工序08以大头端面及小头垂直端面为基准，扩、精铰φ22孔，保证垂直度误差不超过0.05mm,孔精度达到IT8。
1. 选取钻头
选取高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18.mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ° ° °
2.选取切削用量
（1）决定进给量
查《切》
因此，
按钻头强度选取 按机床强度选取
最后决定选取机床已有进给量 经校验 校验成功。
（2）钻头磨钝原则及寿命　
后刀面最大磨损限度（查《简要手册》）为0.5～０.８mm，寿命．
　（3）切削速度
查《切》 修正系数
故。

查《简要手册》机床实际转速为
故实际切削速度
３.计算工时

由于所有工步所用工时很短，因此使得切削用量一致，以减少辅助时间。
扩铰和精铰切削用量如下：
扩钻：
精铰：

工序110和120以大头端面及小头垂直端面为基准，钻、攻螺纹孔φ20。
1. 选取钻头 选取高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=18.5mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝11°，二重刃长度bε=11mm,横刀长b=5mm,弧面长l=9mm,棱带长度 ° ° °
2.选取切削用量
（1）决定进给量没
查《简要手册》
按钻头强度选取 按机床强度选取
最后决定选取Z550机床已有进给量 经校验 校验成功。
（2）钻头磨钝原则及寿命　
后刀面最大磨损限度（查《简要手册》）为0.8～1.2mm，寿命
扩孔后刀面最大磨损限度（查《简要手册》）为0.9～１.４mm，寿命
铰和精铰孔后刀面最大磨损限度（查《简要手册》）为０.６～０.９mm，寿命
（3）切削速度
查《切》 修正系数
故。

查《简要手册》机床实际转速为
故实际切削速度
攻螺纹切削用量同理如下：
攻螺纹：
３.计算工时

所有工步工时相似。
五、 夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，减少劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序040车Φ113内圆面。本夹具将用于组合机床，刀具硬质合金钢内圆车刀
(一)问题提出
本夹具是用来进行加工大头处Φ113内圆面,该零件上下均有平面，容易定位，在小头处采用两垂直面进行定位，零件图中内圆面有尺寸公差规定.但此工序只是粗加工,因而本工序加工时重要考虑如何提高劳动生产率,减少劳动强度,而精度则不是重要问题.
(二)夹具设计
1定位基准选取
底面对孔中心线有一定垂直度公差规定,因而应以地面为重要定位基准..由于铸件公差规定较大,运用小头处垂直表面作为辅助定位基准时,我将采用两个V型块自动对中夹具保证Φ113尺寸公差规定.
2切削力及夹紧力计算
由于实际加工经验可知,车削时重要切削力为车刀切削方向,，在两侧采用两个V型块恰当夹紧后本夹具即可安全工作.因而,不必再对切削力进行计算。.
3\定位误差分析
零件图规定其尺寸公差0.05.采用自动对中夹具后,定位误差取决于对两个V型块以及支承块制造误差.同步,对对中块运用调节螺钉进行调节并加装钻套后,钻孔后误差只有0.08mm.在后续铣断工序中,运用中间大孔定位,孔壁与定位销配合间隙为0.05mm.因而加工完毕后大孔与小孔中心距最大误差为
0.08+0.05=0.130.2mm
因此能满足精度规定.
4车床夹具装配图见附图
参照文献
1、邹青主编,《机械制造技术基本课程设计指引教程》，机械工业出版社,.
2、张良栋主编,《机械制造技术基本》,:西南交通大学出版社,.
3、唐保宁主编,《机械设计与制造简要手册》,同济大学出版社,.
4、上海金属切削技术协会编,金属切削手册（电子版）,上海科学技术出版社,.
5、机床夹具设计手册（电子版）,机械工业出版社.

实训总结
通过上述机械加工工艺拟定以及机床夹具设计实训过程可以看书，编制零件机械加工工艺规程和设计机床夹具，是一项实践性很强工作，需要纯熟掌握工艺规程制定和机床夹具设计原则，内容和环节及办法，勤学多练才干逐渐掌握，我觉得在编制零件机械加工工艺规程是要注意一下几点，一，要做好工艺编制前前期准备工作，就是要熟悉零件构造特点，技术规定，所用材料，生产批量，该零件在产品中作用和详细生产条件，这些方面直接决定了零件加工工艺规程，而机床夹具是为了零件加工而服务，零件加工质量保证是第一位。二，工艺路线拟定是核心，在拟定工艺路线是，在综合分析零件加工各方面信息基本上，一方面分析拟定零件各表面定位基准，加工办法，加工顺序，加工阶段划分，然后再提出初步加工工艺方案，并进行分析，比较，并最后拟定一种最合理工艺方案，这其中，定位基准选取是基本，工艺路线拟定是核心，同样，机床夹具是在机床上使用，要想保证零件在机床刀具之间对的位置，除了夹具自身构造设计之外，还必要理解各种机床构造特点，注意夹具与机床连接方式，保证夹具在机床上准拟定位。